Hur man snabbt utformar högpass- och lågpassfilterkretsar

I det här inlägget lär vi oss att utforma ljudfilterkretsar som högpassfilter och lågpassfilterkretsar utan att behöva gå igenom besvären med komplex simulering och beräkningar. De presenterade designerna gör det möjligt att skapa filterkretsar endast för önskade specifika frekvensband och blockera alla andra oönskade frekvenser.

Vad är högpassfilter

Som namnet antyder är en högpassfilterkrets utformad för att dämpa alla frekvenser under en viss vald frekvens och passera eller tillåta alla frekvenser över detta tröskelvärde. Principen är precis motsatt en lågpassfilterkrets.

Avgränsningsområdet ligger vanligtvis vid ett relativt högre frekvensområde (i kHz),

Följande högpassfilterets svarsdiagram visar vågformsbilden som indikerar hur alla frekvenser under ett valt gränsvärde försvagas eller blockeras gradvis när frekvensen minskar.

Följande två bilder är konfigurerade som standard högpassfilterkretsar, där den första är utformad för att fungera med en dubbel matning medan den andra är specificerad för att fungera med en enda matning.

I båda ovanstående konfigurationer bildar opamp den aktiva komponenten för central bearbetning, medan tillhörande motstånd och kondensatorer som är anslutna över opampens ingångar införs för att bestämma högpassfilterets avstängningspunkt, beroende på hur värdena för dessa passiva komponenter beräknas enligt användarens specifikationer eller krav.

Hur man utformar ett anpassat högpassfilter

Som föreslagits, för att snabbt utforma en högpassfilterkrets, kan följande formler och efterföljande steg användas för att beräkna relevanta motstånd och kondensatorer.

Välj först ett lämpligt värde godtyckligt för C1 eller C2, båda kan vara identiska.

Beräkna sedan R1 med följande formel:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x Frekvens

Här avser termen 'frekvens' den önskade högpassgränsvärdena under vilken andra oönskade frekvenser behöver dämpas eller ignoreras gradvis.

Slutligen, beräkna R2 på samma sätt som ovan med följande ekvation:

R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frekvens

Den enda matningsversionen av högpassfilterkretsen kan ses med en annan kondensator Cout som inte alls är kritisk och kan vara ungefär 100 eller 1000 gånger mer än C1.

Ovanstående diskussioner visar hur enkelt vem som helst kan beräkna och utforma en högpassfilterkrets snabbt för en viss applikation som kan vara en diskantstyrkrets, en Grafisk equalizer med 10 band eller en hemmabio krets etc.

Hur lågpassfilter fungerar

Som namnet antyder lågpassfilterkretsar är utformade för att passera eller leda ett föredraget frekvensområde som är lägre eller under ett önskat gränsvärde, och dämpar eller gradvis blockerar frekvenserna över detta värde.

Normalt används opamps för att tillverka sådana filterkretsar, eftersom opamps är bäst lämpade för dessa applikationer på grund av deras extremt mångsidiga egenskaper.

Diagram som visar frekvens mot vinst

Följande graf ger det typiska lågpassfilterfrekvenssvaret med avseende på förstärkningen, vi kan tydligt se hur svaret dämpas (gradvis sjunker) när frekvensen ökar över den särskilda gränsvärdet.

Följande bilder visar standarden opamp-baserade lågpassfilterkretsar . Den första måste drivas av en dubbel matning, och den andra arbetar med en enda matningsspänning.

Designa en anpassad lågpassfilterkrets

Komponenterna R1, R2 och C1, C2 konfigurerade med icke-inverterande (+) och inverterande (-) ingångsuttag på opamp bestämmer i princip filterets avskärningsområde, och dessa måste beräknas optimalt under utformningen kretsen.

För att beräkna dessa parametrar och utforma en lågpassfilterkrets snabbt inom några minuter kan man använda följande formler och de förklarade stegen:

Först måste vi hitta C1 som vi kan göra genom att välja valfritt värde godtyckligt enligt vår bekvämlighet.

Därefter kan vi beräkna C2 med formeln:

C2 = C1 x 2

R1 och R2 kan vara identiska och kan beräknas med hjälp av följande formel:

R1 eller R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frekvens.

här är 'frekvensen' det område där gränsövergången förväntas ske, eller det önskade gränsområdet.

Värdena för Cin och Cout som visas i lågförsörjningsfiltret med en leverans är inte kritiska och dessa kan vara 100 till 1000 gånger högre än C1, vilket innebär att om du valde C1 som 0,1 uF, kan dessa vara mellan 10uF och 100uF etc Spänningsspecifikationen kan väljas för att vara dubbelt så stor som den matningsspänning som används.

Motstånden är alla 1/4 watt, 5% eller 1%.

Det är det! .... med hjälp av ovanstående enkla teknik kan du snabbt designa ett ganska bra lågpassfilter och använda det för en specifik applikation som kan inkludera en hög basmusikkrets, en aktiv högtalarkorsning över nätverket eller ett hemmabiosystem etc.

Mer information: https://drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view?usp=sharing